螺旋千斤顶设计分析说明书模板

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1、WORD完美格式编辑机械设计课程螺旋千斤顶设计说明书学生姓名学 号年 月曰专业资料整理、题目：螺旋千斤顶螺旋千斤顶作业任务书机械设计大型作业编号08原始数据:设计方案12345678910最大起重量F(KN20253035404550556065最大起升高度H(mm150160170180190200210220230240、机构简图三、工作量1总装配图一张；2、计算说明书一份。四、参考资料螺旋千斤顶设计指导书目 录一、目的 (1)二、题目与设计方案 (1)三、 装配简图 (1)四、计算及说明 (1)五、参考文献 (11)一、目的1. 熟悉螺旋千斤顶的工作原理与设计计算方法；2. 学会运用所学

2、过的知识，解决实际设计中遇到的问题，培养独立工作能力， 初步学会综运用所学知识解决材料选择、强度和刚度计算、制造与装配工艺 等问题；3. 熟悉有关设计资料，学会查阅手册何用国家标准。二、题目与设计方案题目：螺旋千斤顶设计方案：方案编号8最大起重量F (kN)55最大起升高度H (mm220三、装配简图四、计算及说明计算及说明结果1、螺杆的设计与计算1）螺纹牙型螺纹牙型有矩形、梯形、锯齿形和三角形，千斤顶常用矩形 螺纹。为了获得必要的精度又便于加工，矩形螺纹常靠内径对中， 其配合可选为H8/h8。由于螺纹在径向的间隙很小，在强度校核 时不予考虑。2）材料螺杆的材料选用45钢，热处理采用调制处理

3、T235。轴颈处 可局部淬硬C423）螺纹直径螺杆工作时，同时承受压力和扭矩的作用，所以根据紧螺栓 链接强度计算公式，有砂式中二为螺杆许用应力。由参考文献得螺杆许用应力上，屈服强度极限3 56 =355MPa故r35=88.75MPa，d,= 32.0276mm4Yu 汉88.75X06根据经验公式求得螺距 P =出=32.0276 = 8.0069mm44根据梯形螺纹最大实体牙型尺寸（GB/T 5796.1 2005） 选择P =8mm，所以螺纹牙高度h=P =4mm ，螺杆直径 2d 二 di P =（32.03 8）mm = 40.03mm取 d =40mm，故小径 di = 32mm，

4、中径 d36mm4）自锁检验考虑到环境温度湿度等不稳定因素，为自锁可靠，取自锁条件屮W p*i其中匸为螺纹中径升角，''为当量摩擦角。螺纹中径处升角屮 =arctanMarctan8mm=4.0461兀d2兀汇36mm由文献公式知宀=arctan，查表得=0.12，又由矩形螺纹知=0 cos -所以arctan -二 arctan0.12 = 6.8428 cosP由4.0461 <6.8428 -1得；宀-1，即满足自锁条件。5）结构矩形螺纹配合H8 /h8材料45钢 热处理C42螺距P=8mm螺杆直径d = 40mm中径d2 二 36mm小径di = 32mm即-4.

5、0461t'=6.8428：满足自锁条 件螺杆上端用于支承托杯和在其中插装手柄，因此需要加大直 径，其结构见图2。手柄孔径dk =30.5nm退刀槽直径31.7nm 宽度12mm手柄孔径dk根据手柄直径dp确定，dk :“dp - 0.5 = 30.5mm。 为了便于切制螺纹，螺杆上应有退刀槽，退刀槽的直径应比d1 小约 0.20.5mm,取退刀槽直径 dt 二 d! - 0.3mm = 31.7mm。退 刀槽的宽度取为1.5 8mm=12mm。为了便于螺杆旋入螺母，螺杆端部应有倒角或制出稍小于di的圆柱形凸台。为了防止工作时螺杆从螺母中脱出，在螺杆的下端必须安置 螺钉紧固轴端挡圈（G

6、B/T 891 1986），挡圈用螺钉固定在螺杆端 部，尺寸见下图。A型B型使用 B型挡圈 GB/T 891 B50,公称直径 D=50mmH=5mm d = 6.6mm， D1 =13mm。挡圈底部用紧固螺钉螺钉（ GB 819） M6X 30固定在螺杆端 部。6）螺杆的强度校核螺杆强度校核条件：= ib24）2 + 3（卫七）2兰庄Y y20.2d13其中，二v为当量应力，Mt为螺杆所受转矩。Mt =F dJ F ta nCr)d22 2-336 10 m= 55kN tan(4.04616.8428 )190.45 Nm故有 4F 2 Mt 2 二V( 2 )3(3 )V nd10.2d

7、14 55 103NJ 190.45 Nm+ 3 |3b.2x (0.032m)3(0.032 m)=84.913MPa ：88.75MPa即满足强度条件：匚V岂匚7)螺纹牙强度校核矩形螺纹牙根部剪切和弯曲强度校核公式：Firdbz3Fh-w2 乞；wndb z式中b为螺纹压根宽度，取b=0.65P =5.2mm，h为螺纹牙高度。由参考文献铸铁螺母 = 40MPa , ；w =4555MPa。所以有F；v十满足强度条件55000 N= 9.35MPa ： 40MPa2、1耳 兀dbz 兀 x 40mm x 5.2mm 汽 9 3Fh3江55000 N x 4mm 厂“仆 人厂:-w2221.5

8、8MPa : 45MPa兀db z 兀 x40mm沃(5.2mm)汇9螺纹牙强度满足条件。螺母的设计与计算)材料根据表16-1，螺母材料选用铸铁)螺纹圈数Z和螺母高度H'螺母的螺纹圈数通常根据螺纹牙间压力条件求出，即FZ Ship式中，d2为螺纹中径；h为螺纹牙高度，由上文可知h = 4mm ；P为螺 纹牙表 面许 用压力，查表16-2知螺杆许用压力pP为13 18MPa，这里取 故Z 一F ghlpPp =18MPa 55"03N- 6: 0.036m 0.004m 18 10 Pa-6.75考虑到退刀槽的影响，实际螺纹圈数为Z'=Z +1.5 = 6.75+1.5

9、 = 8.25故取Z' =9螺母高:H'=Z'P=9 8mm = 72mm3)螺母其它尺寸螺纹牙强度满足条件螺母材料:铸铁螺纹圈数Z'=9螺母高H ' = 72mmH ' 72mm3 一 3二 24mm。D 二 68mmU = 102mm a = 24mm螺母其它尺寸见图3。其中 D =(1.61.8)d ， 取 D =1.7d =1.7 40mm =68mm ；D1 =(1.3 1.4)D，取 Di = 1.5D = 1.5 68mm 二 102mm ；图3i!71 12 I i1 " 15 14 )螺母与底座的配合螺母压入底座上的孔

10、内，圆柱面配合采用H8/r7。为了安装简便，应在螺母下端和底座孔上端加工出倒角。圆柱面配合H8/r7为了防止螺母转动，还应安置紧定螺钉，根据开槽锥端紧定 螺钉(GB/T 71 1985)，选取 M10。3、螺杆稳定性验算计算螺杆柔度时，螺杆最大受压长度I可按将重物举到最大 起升高度后，托杯底面到螺母中部的高度计算，即I = H H '/2(1.4 1.6)d故有I = H H 7 2 1.5d 二 220mm 72mm 1.5 40mm2316mmI = 316mm对于承载机械常用安全系数法校核压杆稳定性。等截面中心 压杆稳定条件：s = ¥，色Sc式中F为螺杆的临界载荷，S

11、c为规定的稳定安全系数。由于螺杆为非等截面杆，现根据螺杆危险截面将其简化为以 螺纹小径为参考尺寸的等截面圆柱杆，则其压杆柔度：螺杆一端固定，一端自由，根据表16-4取亠=2。故计算得=2 316mm7932mm根据文献表1-1查得碳钢弹性模量范围196 206GPa取E=200GPa。根据文献1优质碳钢的在100左右，取比例极 限S : 200MPa粗略计算：匡f200GPa “cl.讪99.35。U 200MPa所以可认为，=79根据参考文献2 （ 10-28 ）螺杆临界载荷2 1 2Pc =(461 -2.57 Jndi /4(461 -2.57 79)二 322N =207.5kN420

12、7.5kN55kN-3.8根据参考文献2起重螺旋的稳定安全系数范围2.5 4，因而螺杆 满足稳定性要求。4、托杯的设计与计算托杯用来承托重物，用碳钢模锻制成，材料取为Q235其结构尺寸见图4。1b11k 1oS 二 3.8满足稳定性要求托杯材料Q235图4其中 D2 = 0.5d 二 0.5 40mm 二 20mm ;D3 =2.5d =2.5 40mm = 100mm。为了使其与重物接触良好，防止重物滑动，在托杯上表面制 出切口和沟纹。为了防止托杯从螺杆端部脱落，在螺杆上端应装 置挡板。直径D2的配合可取H11/a11。当螺杆转动时，托杯和重物都不转动。因此，在起重时，托 杯底部与螺杆的接触

13、面间有相对滑动。为了避免过快磨损，一方 面需要润滑，另一方面要限制接触面间的压力，其许用压力可取为P=17MPa由此可确定托杯直径D4为D4 一、4FD；' 二p取 D4 =68mm。5、手柄设计与计算1 ）材料4 55000N17 106Pa(0.02m)2=67.23mmD2 = 20mmD 100mm手柄的材料选用Q2352 ）手柄长度Lp扳动手柄的转矩KLp（图5）必须克服螺纹副的螺纹力矩T1和螺杆与托杯间的摩擦力矩T2，即D4 = 68mmKLp-T1T2，则 Lp -K式中，K为施加于手柄上的臂力，间歇工作时约为150 250M: F tan°2手柄材料Q2352

14、二 55000 N tan(4.04616.8428；)= 190.45 Nm21T2 二(D2 D4)F4-0.25 (0.02m 0.068m) 0.06 55000 N =72.6Nm190.45Nm72.6Nm250N在有润滑的条件下摩擦系数 J = 0.050.08，此处取亠-0.061.0522m手柄计算长度Lp是螺杆中心到人手施力点的距离。考虑螺杆 头部尺寸及手握长度。取手柄实际长度：d2Lw 二 Lp D2(50 150)=1.0522 m 10 mm 100 mm = 1.1622 m圆整后初步取Lw =1.2mT=190.4NmT2 =72.6m千斤顶最小高度 hUn 二

15、H1 H' 1.5P 1.5d 1.75d= 459mmLw不应超过千斤顶的最小高度，需要在手柄上另加套管，套 管长度取为800mm则实际手柄长Lw' = 400mm。Lp _1.0522n初步取Lw =1.2m3）手柄直径dp把手柄看成一个悬臂梁，按弯曲强度确定直径dp，其强度 条件为：KLp0.1d3十b则,dpKLp0.1门b式中，刁b为材料的许用弯曲应力，对于 Q235的手柄，刁b二120MPa实际手柄长Lw' = 400mm套管长800mm所以dp二 0.028mJ KLp = 3 250N 1.0522m,0.1b ' 0.1 120MPa取 dp

16、=30mm4）手柄结构手柄插入螺杆上端的孔中，为防止手柄从孔中滑出，在手柄两端应加上挡环，并用螺钉或铆钉固定，其结构见图6手柄直径dp =30mm挡圈M 38根据螺钉紧固轴端挡圈(GB/T 891 1986)，取M 38的挡圈，用M 6 16的 螺钉固定。&底座设计底座常用铸铁(HT1OO或HT150，铸件的壁厚6取10mm为 了增加底座的稳定性，底部尺寸应大些，因此，可按 1: 5的锥度 设计，如图7所示。图中 HH （14 28） mm取已=220mm 25mm 二 245mmD5 = D 10 = (68 10)mm = 78mm ;DD5 H = 78mm 220m 122mm

17、 ;55D74F二:二D64 55000 N 二 2.3MPa(0.118m)2=211mm;式中，二p为底座下枕垫物的许用挤压应力。 对于木材，取二p=2 2.5MP&D8_D1= 102mm，取 D8 = 104mm。7、千斤顶的效率FP 二 55000 N 0-008m= 0.2662二(人 T2)2 二(190.45 Nm 72.6 Nm)已=245mmD5 = 78mmD6 =122mmD7 = 211mmD& = 104mm千斤顶效率 = 0.266五、参考文献1 陈东祥主编 机械制图及CAD基础 机械工业出版社2 张策主编机械原理与机械设计（第二版）机械工业出版社3 王世斌 亢一澜主编 材料力学高等教育出版社